JP2007083316A - 関節構造の駆動機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】 部品点数の削減により構造を簡素化するとともに、慣性を小さく抑えて起動トルクを軽減させることにより、低出力駆動源の使用によってコストを削減し、さらに、放熱面積の拡大によって摩擦熱を積極的に放熱して冷却することで耐久性を向上させることができる関節構造の駆動機構を提供する。
【解決手段】 駆動源20の作動により、出力回転軸21を回転させ、これに伴なって第1アーム22を旋回させるとともに、動力伝達機構30によって第1関節軸23を逆方向に回転させ、かつ、第2アーム24を第1アーム22の逆方向に旋回させる関節構造の駆動機構において、動力伝達機構30を、第1プーリ32と、第2プーリ34およびこれら第1,第2プーリ32,34に掛け渡されるタイミングベルト38Aによって構成し、第1プーリ32は駆動源20側に固定し、かつ、中心部に出力回転軸21を回転自在に挿通してある。
【選択図】 図2
【解決手段】 駆動源20の作動により、出力回転軸21を回転させ、これに伴なって第1アーム22を旋回させるとともに、動力伝達機構30によって第1関節軸23を逆方向に回転させ、かつ、第2アーム24を第1アーム22の逆方向に旋回させる関節構造の駆動機構において、動力伝達機構30を、第1プーリ32と、第2プーリ34およびこれら第1,第2プーリ32,34に掛け渡されるタイミングベルト38Aによって構成し、第1プーリ32は駆動源20側に固定し、かつ、中心部に出力回転軸21を回転自在に挿通してある。
【選択図】 図2
Description
本発明は、関節構造の駆動機構に係り、たとえば、樹脂成形機によって成形された成形品やスプールなどを型開した金型から取出すのに好適な関節構造の駆動機構に関するものである。
従来、樹脂成形機によって成形された成形品やスプールなどを型開した金型から取出す関節型成形品取出しロボットが提案されている(特許文献1)。
前記特許文献1に記載された関節型成形品取出しロボットは、図3,図4および図5に示すように、1台のサーボモータ20Aおよび減速機20Bによって構成される数値制御が可能な駆動源20と、この駆動源20の水平方向の出力回転軸21に基端部を同時回転可能に固着した第1アーム22と、第1アーム22の先端部に出力回転軸21と平行かつ回転自在に支持された水平方向の第1関節軸23と、この第1関節軸23に基部を同時回転可能に固着した第2アーム24と、第2アーム24の先端部に第1関節軸23と平行かつ回転自在に支持された水平方向の第2関節軸25と、この第2関節軸25に基部を同時回転可能に固着した第3アーム26と、第3アーム26の先端部に取付けた把持部取付板27とを備え、この把持部取付板27には、射出成形機28(図6参照)で成形された成形品やスプールなど(図示省略)をたとえば吸着して金型から取出す複数個の把持部29が取付けられている。なお、この従来例では、第1アーム22と第2アーム24のアーム比を1対1に設定している。つまり、出力回転軸21の軸中心から第1関節軸23の軸中心までの距離と、第1関節軸23の軸中心から第2関節軸25の軸中心までの距離とを同じ大きさに設定している。
出力回転軸21の回転は、動力伝達機構30により逆方向の回転に変換して第1関節軸23に伝達される。動力伝達機構30は、スペーサ31を介して駆動源20における減速機20Bの前側に固定され、かつ中心部に出力回転軸21を回転自在に挿通した太陽歯車32と、第1アーム22の中間部に回転自在に支持されて太陽歯車32に噛み合う遊星歯車33と、第1関節軸23に同時回転可能に固着されて遊星歯車33に噛み合う従動歯車34とからなり、太陽歯車32と遊星歯車33および従動歯車34の歯数は、出力回転軸21の正方向回転角に対して第1関節軸23が逆方向に2倍の回転角で回転することができるように設定されている。このため、第2アーム24は第1アーム22の正方向の旋回角に対して2倍の旋回角で逆方向に旋回することになる。
第1関節軸23の回転は、姿勢制御機構35により逆方向の回転として第2関節軸25に伝達される。姿勢制御機構35は、スペーサ35Aを介して第1アーム22の先端部に固着されるとともに、第1関節軸23を回転自在に挿通した固定プーリ36と、第2関節軸25に同時回転可能に取付けられた回転プーリ37と、これら両プーリ36、37に掛け渡されたタイミングベルト38および第2アーム24とからなり、第1関節軸23の正方向回転角に対して第2関節軸25が同じ方向に1/2倍の回転角で回転することができるように設定されている。このため、第3アーム26は第2アーム24の正方向の旋回角に対して1/2倍の旋回角で逆方向に旋回することになり、それに伴なって把持部取付板27と把持部29が第3アーム26と同じ旋回角で同じ方向に旋回することにより、第3アーム26、把持部取付板27および把持部29の姿勢が制御される。
したがって、出力回転軸21が所定の回転角で反時計まわりに回転して、第1アーム22が所定の旋回転角で反時計まわりに旋回すると、第1関節軸23は前記所定の回転角の2倍の回転角で時計まわりに回転するとともに、第2アーム24は前記所定の旋回角の2倍の旋回角で時計まわりに旋回する。このように、第1関節軸23が出力回転軸21の回転角の2倍の回転角で時計まわりに回転し、かつ第2アーム24が第1アーム22の旋回角の2倍の旋回角で反時計まわりに旋回すると、第2関節軸25は第1関節軸23の1/2倍の回転角で第1関節軸23の逆方向に回転する。つまり第2関節軸25は出力回転軸21と同じ回転角で第1関節軸23と同じ方向に回転し、第3アーム26が第2アーム24の旋回角の1/2倍の旋回角で逆方向に旋回することになる。図8において、39は制御手段を示し、この制御手段39から駆動源20のサーボモータ20Aに対して設定したプログラムに基づく制御信号が出力される。なお、図4および図6において、40は引き抜きユニットを示し、固定プラテン45の一側(反操作側)に配置され、この引き抜きユニット40に、プレート41およびベース42を介して駆動源20のサーボモータ20Aおよび減速機20Bが連結されており、引き抜きユニット40内に収容されたアクチュエータ(図示省略)の作動により、関節型成形品取出しロボットは図8の矢印Y1−Y2方向に進退移動する。
前記構成によれば、駆動源20の出力回転軸21が反時計まわり(進角方向)に45度の回転角で回転すると、第1アーム22は45度の旋回角で反時計まわりに旋回し、第1関節軸23は時計まわり(退角方向)に90度の回転角で回転し、かつ第2アーム24は90度の旋回角で時計まわりに旋回するとともに、第2関節軸25は反時計まわり(進角方向)に45度の回転角で回転し、第3アーム26、把持部取付板27および把持部29は45度の旋回角で反時計まわりに旋回して水平姿勢に保持される。
この状態から、さらに駆動源20の出力回転軸21が反時計まわり(進角方向)に45度の回転角で回転すると、第1アーム22は45度の旋回角で反時計まわりに旋回し、第1関節軸23は時計まわり(退角方向)に90度の回転角で回転し、かつ第2アーム24は90度の旋回角で時計まわりに旋回するとともに、第2関節軸25は反時計まわり(進角方向)に45度の回転角で回転し、第3アーム26は45度の旋回角で反時計まわりに旋回して、第1アーム22、第2アーム24、第3アーム26、把持部取付板27および把持部29は一直線上で右方向にのびて水平姿勢に保持される。
すなわち、図6に示すように、関節型成形品取出しロボットをタイバー44に干渉させることなく型開している金型の間の中心位置に進入させて、把持部取付板27および把持部29を可動金型(図示省略)に保持されている成形品に対向させることができる。
つぎに、図6に示す引き抜きユニット40内に収容されたアクチュエータ(図示省略)の作動により、関節型成形品取出しロボットを図3の矢印Y1方向(可動金型に近付く方向)に移動させることにより、把持部29は成形品に接近した取出し位置に移行しここで成形品をたとえば吸着保持する。把持部29による成形品の吸着保持が完了すると、前記アクチュエータの作動により、関節型成形品取出しロボットを図3の矢印Y2方向(可動金型から離れる方向)に移動させて、把持部29を可動金型との対向位置に復帰させる。
前述のように、第1アーム22、第2アーム24、第3アーム26、把持部取付板27および把持部29が一直線上で右方向にのびて水平姿勢に保持されている状態において、制御手段39から出力される制御信号により、駆動源20の出力回転軸21が時計まわり(退角方向)に45度の回転角で回転すると、第1アーム22は45度の旋回角で時計まわりに旋回し、第1関節軸23は反時計まわり(進角方向)に90度の回転角で回転し、かつ第2アーム24は90度の旋回角で反時計まわりに旋回するとともに、第2関節軸25は時計まわり(退角方向)に45度の回転角で回転し、第3アーム26、把持部取付板27および把持部29は45度の旋回角で時計まわりに旋回して水平姿勢に保持される。
この状態から、さらに駆動源20の出力回転軸21が時計まわり(退角方向)に45度の回転角で回転すると、第1アーム22は45度の旋回角で時計まわりに旋回し、第1関節軸23は反時計まわり(進角方向)に90度の回転角で回転し、かつ第2アーム24は90度の旋回角で反時計まわりに旋回するとともに、第2関節軸25は時計まわり(退角方向)に45度の回転角で回転し、第3アーム26、把持部取付板27および把持部29は45度の旋回角で時計まわりに旋回して、第1アーム22と第2アーム24が一直線上で左方向にのびて水平姿勢に保持され、かつ、第3アーム26、把持部取付板27および把持部29が第1アーム22と第2アーム24に重なって右側にのびた水平姿勢に保持される。したがって、関節型成形品取出しロボットをタイバー44に干渉させることなく型開している金型の間から退避させることができ、この位置で把持部29による成形品の吸着把持を解除して、関節型成形品取出しロボットから成形品を解放してコンベアーまたはシュータなどで受取って回収する。
ところが、前記特許文献1に記載されている関節型成形品取出しロボットでは、動力伝達機構30を駆動源20における減速機20Bの前側に固定され、かつ中心部に出力回転軸21を回転自在に挿通した太陽歯車32と、第1アーム22の中間部に回転自在に支持されて太陽歯車32に噛み合う遊星歯車33と、第1関節軸23に同時回転可能に固着されて遊星歯車33に噛み合う従動歯車34とからなる歯車列によって構成しているので、部品点数が多くなって構造を複雑にしているとともに、歯車列は慣性が大きいので、起動トルクが大きくなるので、高出力の駆動源20が必要になってコスト高を招く。また、歯車列は放熱面積が小さいので、噛み合いによって生じる摩擦熱を積極的に放熱して冷却することが期待できない。このため、軸受部の熱劣化を招くおそれを有し、これが動力伝達機構30の耐久性を低下させる一因になっている。
本発明は、このような問題を解決するものであって、その目的とするところは、部品点数の削減により構造を簡素化するとともに、慣性を小さく抑えて起動トルクを軽減させることにより、低出力駆動源の使用によってコストを削減し、さらに、放熱面積の拡大によって摩擦熱を積極的に放熱して冷却することで耐久性を向上させることができる関節構造の駆動機構を提供するものである。
本発明は、関節軸によって互いに連結したアームを備えた関節構造の駆動機構において、無端可撓体を動力伝達媒体とした動力伝達機構によって、前記関節軸と前記アームを駆動するように構成したことを特徴とするものである。
これによれば、無端可撓体を動力伝達媒体とした動力伝達機構によって、関節軸と前記アームを駆動できるので、歯車列によって構成された動力伝達機構と比較して、部品点数を削減して構造を簡素化するとともに、慣性を小さく抑えて起動トルクを軽減させるばかりか、放熱面積を拡大することができる。
また、本発明は、前記動力伝達機構を、第1アームを旋回させこの旋回に追従して第2アームを旋回させるために該第2アームに固着した第1関節軸を回転させる第1動力伝達部と、前記第1関節軸の回転に追従して第2アームに支持されている第2関節軸を回転させるとともに、該第2関節軸に固着した部材の姿勢を制御する第2動力伝達部とを備えていることを特徴とするものである。このようにすることで、第1動力伝達部によって第1アームを旋回させ、この旋回に追従して第2アームを旋回させるために該第2アームに固着した第1関節軸を回転させることができ、第1関節軸を駆動側とした第2動力伝達部によって第2関節軸を回転させながら、第2動力伝達部を、第2関節軸に固着した部材の姿勢を制御する姿勢制御機構として機能させることができる。
さらに、本発明は、前記第1動力伝達部を、駆動源に固着された停止体と前記第1関節軸に固着された回転体および該回転体と前記停止体とに掛け渡された無端可撓体によって構成し、前記第2動力伝達部を、前記第1関節軸を回転自在に挿通して第1アームに固着された停止体と前記第2アームに回転自在に保持された回転体およびこれら回転体に掛け渡された無端可撓体によって構成することが望ましい。このようにすることで、駆動源によって第1アームを旋回させ、この旋回に追従して第1関節軸を駆動源の回転方向の反対に回転させることができ、第1関節軸の回転により、第2関節軸を回転させながら該第2関節軸に固着した部材の姿勢を制御することができる。
本発明によれば、無端可撓体を動力伝達媒体とした動力伝達機構によって、関節軸と前記アームを駆動できるので、歯車列によって構成された動力伝達機構と比較して、部品点数を削減して構造を簡素化するとともに、慣性を小さく抑えて起動トルクを軽減させることにより、低出力駆動源の使用を可能にしてコストの削減を図ることができる。また、無端可撓体によって放熱面積を拡大できるので、摩擦熱を積極的に放熱して冷却効果を高めて、関節構造の駆動機構の耐久性を向上させることができる。
図1は本発明に係る関節構造の駆動機構の実施形態を示す正面図、図2は図1の左側面断面図である。なお、数値制御が可能な駆動源20、出力回転軸21、第1アーム22、第1関節軸23、第2アーム24、第2関節軸25、第3アーム26、把持部取付板27、把持部29などの各部の構造は、図3,図4,図5で説明したものと同一であるので、これらの説明は省略し、以下では、各部の符号は図3,図4,図5と同一または相当部分については同一の符号で示して説明する。
図1および図2において、動力伝達機構30は、第1動力伝達部として機能するもので、第1プーリ32と、第2プーリ34およびこれら第1,第2プーリ32,34に掛け渡されるタイミングベルト38Aによって構成されており、第1プーリ32は駆動源20における減速機20Bの前側に固定され、かつ、中心部に出力回転軸21を回転自在に挿通してある。また、第2プーリ34は、第1関節軸23に同時回転可能に固着されており、出力回転軸21の正方向回転角に対して第1関節軸23が逆方向に2倍の回転角で回転することができるように、第1プーリ32の直径を第1プーリ34の直径よりも大きく設定してある。このため、第2アーム24は第1アーム22の正方向の旋回角に対して2倍の旋回角で逆方向に旋回することになる。
第1関節軸23の回転は、第2動力伝達部として機能する姿勢制御機構35により逆方向の回転として第2関節軸25に伝達される。姿勢制御機構35は、第1アーム22の先端部に固着されるとともに、第1関節軸23を回転自在に挿通した固定プーリ36と、第2関節軸25に同時回転可能に取付けられた回転プーリ37と、これら両プーリ36、37に掛け渡されたタイミングベルト38および第2アーム24とからなり、第1関節軸23の正方向回転角に対して第2関節軸25が同じ方向に1/2倍の回転角で回転することができるように、回転プーリ37の直径を固定プーリ36の直径よりも大きく設定してある。このため、第3アーム26は第2アーム24の正方向の旋回角に対して1/2倍の旋回角で逆方向に旋回することになり、それに伴なって把持部取付板27と把持部29が第3アーム26と同じ旋回角で同じ方向に旋回することにより、第3アーム26、把持部取付板27および把持部29の姿勢が制御される。
したがって、出力回転軸21が所定の回転角で反時計まわりに回転して、第1アーム22が所定の旋回転角で反時計まわりに旋回すると、第1関節軸23は前記所定の回転角の2倍の回転角で時計まわりに回転するとともに、第2アーム24は前記所定の旋回角の2倍の旋回角で時計まわりに旋回する。このように、第1関節軸23が出力回転軸21の回転角の2倍の回転角で時計まわりに回転し、かつ第2アーム24が第1アーム22の旋回角の2倍の旋回角で時計まわりに旋回すると、第2関節軸25は第1関節軸23の1/2倍の回転角で第1関節軸23の同じ方向に回転する。つまり第2関節軸25は出力回転軸21と同じ回転角で第1関節軸23と同じ方向に回転し、第3アーム26が第2アーム24の旋回角の1/2倍の旋回角で逆方向に旋回することになる。
動力伝達機構30を、第1プーリ32と、第2プーリ34およびこれら第1,第2プーリ32,34に掛け渡されるタイミングベルト38Aによって構成しているので、歯車列によって構成した従来の動力伝達機構30と比較して、部品点数を削減して構造を簡素化するとともに、慣性を小さく抑えて起動トルクを軽減させることにより、低出力駆動源の使用を可能にしてコストの削減を図ることができる。また、タイミングベルト38Aによって放熱面積を拡大できるので、摩擦熱を積極的に放熱して冷却効果を高めて、関節構造の駆動機構の耐久性を向上させることができる。
なお、前記実施形態で説明した第1プーリ32、第2プーリ34、固定プーリ36、回転プーリ37に代えてスプロケットを使用し、タイミングベルト38、38Aに代えてエンドレス状のチェインを使用してもよい。
20 駆動源
22 第1アーム
23 第1関節軸(関節軸)
24 第2アーム
25 第2関節軸(関節軸)
30 動力伝達機構
32 第1プーリ(停止体)
34 第2プーリ(回転体)
35 姿勢制御機構
38 タイミングベルト(無端可撓体)
38A タイミングベルト(無端可撓体)
22 第1アーム
23 第1関節軸(関節軸)
24 第2アーム
25 第2関節軸(関節軸)
30 動力伝達機構
32 第1プーリ(停止体)
34 第2プーリ(回転体)
35 姿勢制御機構
38 タイミングベルト(無端可撓体)
38A タイミングベルト(無端可撓体)
Claims (3)
- 関節軸によって互いに連結したアームを備えた関節構造の駆動機構において、無端可撓体を動力伝達媒体とした動力伝達機構によって、前記関節軸と前記アームを駆動するように構成したことを特徴とする関節構造の駆動機構。
- 請求項1に記載の関節構造の駆動機構において、
前記動力伝達機構は、第1アームを旋回させこの旋回に追従して第2アームを旋回させるために該第2アームに固着した第1関節軸を回転させる第1動力伝達部と、前記第1関節軸の回転に追従して第2アームに支持されている第2関節軸を回転させるとともに、該第2関節軸に固着した部材の姿勢を制御する第2動力伝達部とを備えていることを特徴とする関節構造の駆動機構。 - 請求項2に記載の関節構造の駆動機構において、
前記第1動力伝達部は、駆動源に固着された停止体と前記第1関節軸に固着された回転体および該回転体と前記停止体とに掛け渡された無端可撓体によって構成され、前記第2動力伝達部は、前記第1関節軸を回転自在に挿通して第1アームに固着された停止体と前記第2アームに回転自在に保持された回転体およびこれら回転体に掛け渡された無端可撓体によって構成されていることを特徴とする関節構造の駆動機構。
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110118 |